3B SCIENTIFIC PHYSICS

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1 3B SCIENTIFIC PHYSICS Conjunto para microondas 9,4 GHz (230 V, 50/60 Hz) Conjunto para microondas 10,5 GHz (115 V, 50/60 Hz) (115 V, 50/60 Hz) (230 V, 50/60 Hz) Instruções de operação 10/15 ERL/ALF Aparelho operacional 1 Conexão receptor 2 Saída do amplificador 3 Saída do amplificador (massa) 4 Conexão para emissor 5 Entrada de modulação (Massa) 6 Entrada de modulação 7 Comutador seletor para modulação (intern/off/extern [interno, desligado, externo]), 8 Comutador para alto-falante interno 9 Regulador para amplificação de sinal do receptor 10 Tomada para fonte de alimentação de 12 V AC (parte traseira da armação) Acessórios 11 Emissor com antena cônica 12 Placa de montagem para prisma 13 Prisma de parafina 14 Placa do refletor 15 Placa de tampa para fenda dupla 16 Placa com fenda dupla 17 Placa de absorção 18 Grade de polarização 19 Receptor com antena cônica 20 Banco de microondas 21 Sonda de microondas 22 Banco articulado de microondas com suporte para placas 1

2 1. Indicações de segurança Campos de AF podem penetrar o tecido biológico e aquecê-lo. O emissor de microondas incluído no fornecimento é de um desempenho tão reduzido que não há perigo em caso de operação apropriada do aparelho. Em caso de utilização adequada do aparelho, a operação segura do mesmo está garantida. A segurança não está garantida caso ocorra uma utilização indevida ou que a operação não seja cuidadosa. Antes de iniciar a operação, deve-se verificar a integridade da armação e das conexões à rede elétrica. Caso não se possa mais garantir uma operação segura do aparelho, (por exemplo, em caso de danos visíveis), deve-se retirar imediatamente o aparelho de circulação. A conexão do emissor só é permitida com um aparelho operacional 3B-ELWE. Em escolas e institutos de formação, a operação do aparelho deve ser monitorada por pessoal instruído para tal. Deve-se evitar olhar diretamente para o cone da antena do emissor assim como para o feixe de raios refletidos. Só permitir a abertura do aparelho por um técnico especializado. 2. Descrição Com o conjunto de aparelhos podem ser produzidas e recebidas microondas. Com os componentes e aparelhos recebidos é possível a realização de numerosas experiências, que permitem resultados tanto qualitativos quanto quantitativos. O feixe de ondas eletromagnéticas fortemente convergidas e limitadas com precisão, emitido pelo emissor na faixa dos cm pode ser recebido por uma antena cônica (19) ou uma sonda (21). A modulação do sinal do receptor pode ser feito audível através do alto-falante interno, no qual a intensidade do sinal acústico aumenta ou diminui com a potência do sinal recebido. O aparelho de microondas é alimentado sobre uma fonte de alimentação de. O aparelho de microondas 10,5 GHz ( ) está equipado para trabalhar com uma tensão de rede de 115 V (±10 %) e o aparelho de microondas 9,4 GHz ( ) para 230 V (±10 %). 3. Fornecimento 1 aparelho operacional 1 emissor com antena cônica 1 receptor com antena cônica 1 sonda de microondas 1 banco de microondas, 800 mm 1 banco articulado de microondas, 400 mm com suporte para placas 1 Placa do refletor 180 x 180 mm² 1 grade de polarização, 180 x 180 mm² 1 placa de absorção de tecido de fibras, 180 x 180 mm² 1 prisma de parafina 1 Placa de montagem para prisma 1 placa com fenda dupla 1 placa de tampa para fenda dupla 1 manual de instruções 4. Dados técnicos Emissor com antena cônica: Freqüência do oscilador: 9,5 GHz ( ) 10,5 GHz ( ) Potência de emissão: 10 mw - 25 mw Tipo de modulação: AM Sinal de modulação: através do comutador seletor Interno /desligado /externo Modulação interna: aprox. 3kHz aprox. 80% AM Modulação externa: 100 Hz bis 20 khz máx. 1 V Sinal acústico: interno (variável) Tensão de saída: máx. 10 V Receptor com antena cônica: díodo de silício com ressonador Sonda de microonda: díodo de silício com ressonador Tensão de alimentação: 12 V AC através de Fonte de alimentação Dimensões do aparelho operacional: 170 x 200 x 75 mm³ 5. Utilização 5.1 Montagem do sistema de trilhos (ajuste básico) Inserir o parafuso central debaixo do disco de escala angular na perfuração do trilho longo. A posição de partida é com o sistema de trilhos estirado (a seta no trilho longo indica para o 0 da escala angular). Colocar o pé articulado no ponto zero da escala empurrando a ponta do indicador. A ponta do indicador aponta em direção ao prumo do suporte de placas e permite assim a leitura direta ou o ajuste do ângulo de incidência (leitura da escala de cifras exterior). 2

3 5.2 Montagem do sistema Conectar com a rede. Conectar o receptor com a antena cônica ou com a sonda de receptor no conector para o receptor (1). Conectar o emissor com a antena cônica no conector para o emissor (4). Colocar o volume de som com o regulador para a potência de sinal (9) sobre a posição do médio. Ligar o alto-falante com o comutador (8). Ligar o modulador com o comutador (7) em INT. O sinal de microondas refletido será modulado em forma de retângulo, a freqüência de modulação pode ser feita audível através do alto-falante embutido. Nas tomadas (2) e (3) o sinal amplificado do receptor pode ser captado como tensão contínua (após desligada a modulação), como tensão de retângulo (com modulação interna) ou como sinal NF (através de modulação externa). A modulação é desativada com o posicionamento médio do comutador (7). No par de tomadas (3)(4) encontra-se uma tensão contínua proporcional ao prumo e da amplificação, que pode ser exibida, por exemplo, através de um instrumento indicador (p. e. Multímetro analógico AM Se for selecionado o posicionamento EXT com o comutador (7), podem-se reproduzir sinais NF (por exemplo, de um reprodutor MP3) acoplado sobre as tomadas (5) e (6) e o alto-falante do aparelho base. (necessário adaptador P2 sobre tomada de 4-mm). A transmissão de informações resulta com isto através do sinal de microondas entre o emissor e o receptor. 6. Exemplos de experiências 6.1 Propagação retilínea das microondas Colocar o emissor (9) e o receptor (17) um em frente do outro. Mover o receptor fora do trilho perpendicularmente a esta. A recepção é máxima quando as aberturas estão diretamente frente a frente. Conclusão: as microondas se propagam de forma retilínea (em meio homogêneo e também no vácuo). 6.2 Poder de penetração Fixar a placa de absorção (15) (isolante elétrico) no suporte de placa entre o emissor e o receptor. Ajustar a amplificação (7) na faixa média. Conclusão: as microondas atravessam isolantes, devido que o sinal de recepção é comprobatório. 3

4 6.3 Reflexão e absorção Fixar a placa do refletor (12) entre o emissor e o receptor (condutor elétrico). Ajustar a amplificação num nível baixo. Conclusão: condutores elétricos refletem as microondas (Placa de metal), devido que nenhum sinal de recepção é comprobatório. Engatar a placa de absorção com os dois lados umedecidos. Conclusão: em caso de penetração de materiais de pouca condutibilidade, as microondas são reduzidas, ou seja, parcialmente absorvidas. 6.4 Reflexão Efetuar ajustes básicos (5.1). Ajustar a placa do refletor em ângulo de aprox. 30, 40, 50, 60 por meio do trilho indicador; O indicador indica em direção do prumo de incidência. Alterar o ângulo do trilho longo até atingir a recepção máxima. Efetuar a medição do ângulo afastando do prumo (seta). Conclusão: as microondas são refletidas por condutores elétricos. A lei da reflexão é comprovada. 6.5 Ondas paradas, determinação do comprimento de onda Colocar o emissor e placa do refletor frente a frente, aprox. 50 cm distantes um do outro (Ângulo de incidência 0 ). A onda emitida e a refletida se sobrepõem em uma onda parada. Com a sonda de microondas (21) (A marcação da ponta da sonda indica para cima) determinar a distancia a de duas mínimas vizinhas (nó) ou máximas (barrigas) (corresponde a meio cumprimento de onda). Averiguar a freqüência f = c/ do comprimento de ondas. Resultado: a = 2 1,6 cm, f 9,4 GHz 4

5 6.6 Difração Efetuar os ajustes básicos (5.1). Inserir a placa de montagem para o prisma (10) no lado afastado da seta. Colocar o prisma (11) sobre a placa de montagem e alinhar. Girar axialmente o trilho longo até atingir a recepção máxima. Conclusão: as microondas atravessam a parafina. Na passagem da onda do ar ambiente para a parafina e da parafina para o ar ambiente a sua velocidade de propagação se altera e assim também a sua direção de propagação (difração). 6.7 Principio de Huygens Colocar o emissor (11) aprox. 20 cm distante do suporte de placa e o receptor (19) numa distância de aprox. 80 cm do suporte de placa sobre o trilho. Por meio do trilho sobre a órbita mover o emissor tanto para fora do feixe de ondas até o sinal esteja nitidamente enfraquecido. Inserir a fenda única no suporte de placas e fixar levemente (alinhar o centro da fenda centralmente sobre o suporte de placa). Conclusão: a microonda é difratada na fenda, e é outra vez comprovável como onda elementar após da fenda (aumento audível do volume de som do sinal de modulação). 6.8 Refração Atrelar a placa de cobertura (13) no suporte de placa do banco articulado. Alinhar o emissor aprox. 20 cm diante d placa de metal. Mover a sonda (19) horizontalmente por detrás da placa. Conclusão: A sonda se encontra na área de recepção resguardada. A difração permite a comprovação do sinal de recepção na área resguardada. 5

6 6.9 Interferência Atrelar a placa com diafragma duplo (14) no suporte de placa centralmente no banco articulado. Posicionar o emissor aprox. 12 cm diante da placa. Mover a sonda do receptor numa distancia aprox. 6 cm por detrás do diafragma duplo paralelamente a este. Conclusão: sendo que o número de máximas atingidas supera o número de fendas, a interferência está demonstrada Polarização Fixar a grade de polarização (16) no suporte de placa. Verificar a possibilidade de recepção em posição horizontal da grade de polarização. Verificar a possibilidade de recepção em posição vertical da grade de polarização. Conclusão: sendo que já foi comprovada uma recepção e ao girar 90 nenhum sinal atinge o receptor, então fica demonstrado que a antena cônica produz um campo alternado, que só oscila numa direção, que está portanto polarizado. Com a experiência é proporcionada a demonstração da existência de uma onda transversal. Caso o emissor e o receptor sejam posicionados frente a frente horizontal e verticalmente, então a recepção é possível. Caso a grade de polarização seja levada para o percurso do feixe e a superfície apresentada seja girada em 45, então recebe-se um enfraquecido sinal. O plano de polarização é girado. 3B Scientific GmbH Rudorffweg Hamburg Deutschland Technische Änderungen vorbehalten Copyright B Scientific GmbH